Astra linux кросс компиляция

Кросс-компиляция под Linux

Введение

Что же у нас есть для кросс-компиляции? Если не считать коммерческих продуктов и мелких поделок, то для того, чтобы скомпилировать любой проект под любую платформу, понадобится Gnu Compiler Collection, или, кратко, GCC. GCC — это один большой набор исходников, но собирать из него кросс-компилятор на каждую новую целевую платформу придётся отдельно.

Надо сказать, список целевых платформ довольно внушителен.

Вообще, для того, чтобы работать с GGC надо собрать т. н. Toolchain, набор утилит для компиляции. В toolchain входит помимно GCC, ещё Binutils, предназначенные для манипуляций с объектными и бинарными файлами. Для голого железа (если планируется работать не под ОС на целевой платформы, весьма полезной будет также NewLib — сборник стандартных процедур.

Binutils

В Binutils входят:

В составе GCC большой набор разнообразных инструментов, однако, скорее всего иметь дело придётся с frontend, который так и называется, gcc. Он сам определяет тип исходного файла и вызывает соответствующий компилятор, а также, по необходимости, линковщик или библиотекарь.

NewLib

NewLib — специальная подборка стандартных функций для встраиваемых систем. Она включает в себя libc (функци работы со строками, файлами и т. д.), libm (разнообразные математические функции). Также она обладает широкими возможностями конфигурирования под разнообразные требования.

Надо сказать, NewLib далеко не единственный выбор. В принципе, если не пользоваться библиотечными функциями, можно вообще без библиотек обойтись, но этот путь сложен и тернист — стандарт си не требует наличия их в т. н. standalone environment 1) . Вполне возможно, есть другие подходящие варианты

GNU Debugger — стандартное средство отладки программ, и, в принципе, необязательно. Возможно, вы предпочтёте графический отладчик или вовсе пользуетесь исключительно printf-style-debug 2) .

Сборка Toolchain

Также стоит определить путь, куда будет всё установлено. В терминах GCC это называется prefix. По умолчанию этот путь — /usr/local . Однако по ряду различных причин иногда стоит специально указать другой. Первая причина — поставить в собственную домашнюю директорию, например, если нет root-полномочий на машине или просто его поставить только для себя (впрочем, лучше так не делать). Другая причина — бывает нужда с специальных вариантах сборки, и тогда это стоит делать, чтобы не спутать такую сборку с обычной. Стоит отметить, что компиляторы под различные платформы не перепутываются, так как имеют различные имена: gcc для ARM, например, будет именоваться arm-elf-gcc 3) или arm-linux-gcc , и именно его придётся указывать при компиляции (либо указывать target, тогда gcc сам вызовет нужный). Если же оставить путь по-умолчанию, сборка попадёт в стандартный путь поиска исполняемых файлов — /usr/local/bin , и может вызываться без специального указания пути или модификации $path .

Для указания prefix у configure есть соответствующая опция: — -prefix=…

Порядок сборки Toolchain

Сборка тулчейна в описанной конфигурации состоит из следующих этапов:

Источник

Кросскомпиляция под ARM

Достаточно давно хотел освоить сабж, но всё были другие более приоритетные дела. И вот настала очередь кросскомпиляции.

В данном посте будут описаны:

1. Инструменты
2. Элементарная технология кросскомпиляции
3. И, собственно, HOW2

Кому это интересно, прошу под кат.

Вводная

Одно из развивающихся направлений в современном IT это IoT. Развивается это направление достаточно быстро, всё время выходят всякие крутые штуки (типа кроссовок со встроенным трекером или кроссовки, которые могут указывать направление, куда идти (специально для слепых людей)). Основная масса этих устройств представляют собой что-то типа «блютуз лампочки», но оставшаяся часть являет собой сложные процессорные системы, которые собирают данные и управляют этим огромным разнообразием всяких умных штучек. Эти сложные системы, как правило, представляют собой одноплатные компьютеры, такие как Raspberry Pi, Odroid, Orange Pi и т.п. На них запускается Linux и пишется прикладной софт. В основном, используют скриптовые языки и Java. Но бывают приложения, когда необходима высокая производительность, и здесь, естественно, требуются C и C++. К примеру, может потребоваться добавить что-то специфичное в ядро или, как можно быстрее, высчитать БПФ. Вот тут-то и нужна кросскомпиляция.

Если проект не очень большой, то его можно собирать и отлаживать прямо на целевой платформе. А если проект достаточно велик, то компиляция на целевой платформе будет затруднительна из-за временных издержек. К примеру, попробуйте собрать Boost на Raspberry Pi. Думаю, ожидание сборки будет продолжительным, а если ещё и ошибки какие всплывут, то это может занять ох как много времени.

Поэтому лучше собирать на хосте. В моём случае, это i5 с 4ГБ ОЗУ, Fedora 24.

Инструменты

Для кросскомпиляции под ARM требуются toolchain и эмулятор платформы либо реальная целевая платформа.

Т.к. меня интересует компиляция для ARM, то использоваться будет и соответствующий toolchain.

Toolchain’ы делятся на несколько типов или триплетов. Триплет обычно состоит из трёх частей: целевой процессор, vendor и OS, vendor зачастую опускается.

• *-none-eabi — это toolchain для компиляции проекта работающего в bare metal.
• *eabi — это toolchain для компиляции проекта работающего в какой-либо ОС. В моём случае, это Linux.
• *eabihf — это почти то же самое, что и eabi, с разницей в реализации ABI вызова функций с плавающей точкой. hf — расшифровывается как hard float.

Описанное выше справедливо для gcc и сделанных на его базе toolchain’ах.

Сперва я пытался использовать toolchain’ы, которые лежат в репах Fedora 24. Но был неприятно удивлён этим:

Поискав, наткнулся на toolchain от компании Linaro. И он меня вполне устроил.

Второй инструмент- это QEMU. Я буду использовать его, т.к. мой Odroid-C1+ пал смертью храбрых (нагнулся контроллер SD карты). Но я таки успел с ним чуток поработать, что не может не радовать.

Элементарная технология кросскомпиляции

Собственно, ничего необычного в этом нет. Просто используется toolchain в роли компилятора. А стандартные библиотеки поставляются вместе с toolchain’ом.

Выглядит это так:

Какие ключи у toolchain’а можно посмотреть на сайте gnu, в соответствующем разделе.

Для начала нужно запустить эмуляцию с интересующей платформой. Я решил съэмулировать Cortex-A9.

После нескольких неудачных попыток наткнулся на этот how2, который оказался вполне вменяемым, на мой взгляд.

Ну сперва, само собою, нужно заиметь QEMU. Установил я его из стандартных репов Fedor’ы.

Далее создаём образ жёсткого диска, на который будет установлен Debian.

По этой ссылке скачал vmlinuz и initrd и запустил их в эмуляции.

Далее просто устанавливаем Debian на наш образ жёсткого диска (у меня ушло

После установки нужно вынуть из образа жёсткого диска vmlinuz и initrd. Делал я это по описанию отсюда.

Сперва узнаём смещение, где расположен раздел с нужными нам файлами:

Теперь по этому смещению примонтируем нужный нам раздел.

Копируем файлы vmlinuz и initrd и размонтируем жёсткий диск.

Теперь можно запустить эмуляцию.

И вот заветное приглашение:

Теперь с хоста по SSH можно подцепиться к симуляции.

Теперь можно и собрать программку. По Makefile’у ясно, что будет калькулятор. Простенький.

Собираем на хосте исполняемый файл.

Отмечу, что проще собрать с ключом -static, если нет особого желания предаваться плотским утехам с библиотеками на целевой платформе.

Копируем исполняемый файл на таргет и проверяем.

Собственно, вот такая она, эта кросскомпиляция.

UPD: Подправил информацию по toolchain’ам по комментарию grossws.

Источник

Кросс-компиляция в docker. Почему бы и нет?

Что такое кросс-компиляция? Какие есть инструменты для сборки бинарных файлов для Windows в Linux? Как настроить docker-контейнер для всего этого? Вот лишь небольшая часть вопросов, которые будут обсуждаться ниже.

Инструменты

Кросс-компиляция позволяет получить исполняемый код для платформы, отличной от той, на которой запускается этот процесс.

В рамках данной статьи рассмотрим кросс-компиляцию для платформы Windows в Linux.

Примером кросс-компилятора может служить Mingw-w64. По сути он предоствляет лишь инструмент для сборки приложения, но, если Вам необходимы сторонние библиотеки, которые не являются частью STL, придется собирать их и зависимости. Так же можно использовать готовые бинарные файлы, так как это описано в этой статье.

Упростить настройку сборки позволяет проект mxe, который предоставляет не только инструменты, но и библиотеки. С их списком можно ознакомиться на официальном сайте. При установке библиотек используется контроль зависимостей, т.е. будет установлен требуемый пакет и все необходимое для его работы. Инструменты поставляются в пред-настроенной конфигурации, например, для статической сборки 64-битных приложений. Это существенно облегчает сборку.

Среда mxe разворачивается в локальной папке пользователя. Для этого достаточно установить зависимости через пакетный менеджер и клонировать репозиторий. В корне репозитория находится Makefile, который и выполняет установку заданных в целях библиотек, добавляет инструменты для сборки и т.д.

Важно отметить, что среда сборки локализуется в пределах своей папки, это позволяет настроить индивидульную среду под каждое приложение.

Контейнеризируй это

Допустим, что сборка релиза для Windows у нас настроена на локальной машине. Релизы выходят довольно часто, в некоторых версиях добавляются новые библиотеки, а, некоторые, например, удаляются. В один прекрасный день начальник требует скинуть сборку релиза на новичка. Как ему настроить свою среду сборки? Какие библиотеки нужно взять из репозитория mxe, а для каких выполнить сборку из исходников?

На этот случай можно завести bash-скрипт, который будет разворачивать всю среду в заданной папке. И после пытаться поддерживать этот скрипт в актуальном состоянии. Но, как и документация к проекту, в один критически важный момент он может устареть.

Хорошим решением будет изолировать нашу среду для сборки внутри docker-контейнера. Сам docker-файл будет содержать самодостаточный набор инструкций по развертыванию среды, а наличие контейнера позволит избежать захламления домашней системы лишними библиотеками.

Собираем все вместе

Для демонстрации возьмем простой Qt-проект — SimpleQtProject. Этот проект собирается утилитой qmake, и состоит из одной единственной формы. Сделано это, конечно же, для простоты. Так же в папке docker лежит файл для сборки контейнера.

Рассмотрим docker-файл проекта. По сути он состоит из нескольких основных частей:

• установка зависимостей для системы сборки
• установка и настройка системы сборки
• компиляция проекта и копирование артефактов на хост-систему

Ниже рассмотрены лишь основные команды из файла, для полного ознакомления рекомендуется обратиться к репозиторию.

Пропустим первый пункт и перейдем непосредственно к установке mxe.
Клонируем репозиторий:

На момент написания статьи последним релизом был build-2019-06-02. Здесь не используется ветка мастер по простой причине: необходима повторяемость сборки. В противном случае, при добавлении новых коммитов в мастер сборка может сломаться.

Далее настраиваем систему сборки:

Данная команда добавит инструменты (экземпляры cmake и Mingw-w64 и пр.) для статической сборки проекта под 64-битную архитектуру, а после соберет с их помощью Qt.

Следующим шагом добавим в PATH путь к исполняемым файлам mxe:

После того, как среда сборки настроена, можно перейти непосредственно к последнему пункту:

Здесь следует пояснить несколько моментов. Предполагается, что при запуске контейнера, в папку /app/src/ будет смонтирована папка с исходниками, содержащая *.pro файл, а в директории /app/res/ смонтировано место, куда следует сложить результаты сборки.

Ниже приведен пример команды для создания docker-image, ее необходимо запускать в папке docker рассматриваемого проекта:

Сборка же запускается там же:

Перед выполнение команды необходимо создать папку result в директории docker для копирования результатов.

Кастомизация сборки

По умолчанию mxe предоставляет MinGW версии 5.5.0 (по крайней мере это справедливо для сборки build-2019-06-02).

Если в проекте используются новые фичи С++ 17, то такая версия компилятора неудовлетворительна. К счастью, среда сборки предоставляет более новые версии в виде отдельных плагинов. Для решения нашей задачи, необходимо в команду сборки библиотек добавить инструкцию по использованию соответствующего плагина:

Данная команда создаст комплект для статической сборки 64-битных приложений с использованием компилятора седьмой версии (7.4.0). Если такой комплект уже существует, то он изменен не будет.

Со списком всех доступных плагинов можно ознакомиться на странице.

В директории mxe/src содержатся *.mk файлы, которые описывают параметры сборки того или иного пакета. При необходимости можно внести требуемые коррективы в уже существующий пакет или добавить свой собственный. Структура файлов описана вот тут — https://github.com/mxe/mxe/wiki/Add-a-New-Package:-Full-Version.

Для копирования pзависимостей проект mxe предоставляет утилиту copydlldeps.sh. Но это не единственный полезный инструмент, с их олным списокм можно ознакомиться на странице.

CMake и статическая линковка Qt

Так сложилось, что в своем проекте я использовал Qt и систему сборки CMake. Когда было принято решение о сборке проекта для Windows, отличным решением выглядело собрать все используя статическую линковку, чтобы пользователям предоставлять один бинарь, без каких-либо зависимостей.

Разбирая целую гору ошибок линковщика, удалось выяснить, что такая сборка из коробки не работает, вообще нигде. Дело в том, что qmake при использовании статической линковки генерирует *.cpp-файл, в котором находятся инструкции по импортированию плагинов, примерно такого вида:

Так же добавляются флаги и библиотеки для этапа линковки в Makefile.

Можно попробовать поэкспериментировать вот с такой конструкцией в CMakeLists.txt:

А дальше добавить в target_link_libraries использование plugin_libs . Но для меня такой подход не принес никаких результатов.

В конце концов, я пришел к решению динамически линковать (по возможности) все внешние библиотеки и копировать вместе с исполняемым файлом еще и необходимые dll с помощью copydlldeps.sh. Более подробно про разворачивание под Qt под Windows описано в статье.

В заключении

Выше было показано, как за несколько простых шагов можно настроить среду для кросс-компиляции проекта. Но, к сожалению, в реальных условиях все не так радужно.

Хоть проект mxe предоставляет внушительный список библиотек, но все равно он может не включать тех, которые нужны именно Вам, или включать слишком новые версии. Да, есть возможность самому создать пакет или, на худой конец, собрать библиотеку из исходников. Но не все можно сбилдить кросс-компилятором, так мне не удалось сделать это с проектом cpprestsdk, потому что ему нужен установленный vcpkg.

Многие проблемы, которые могут появиться при сборке проекта кросс-компилятором, характерны для кросс-платформенной разработки вообще. Например, у меня была странная ошибка из-за элемента перечисления ERROR . Оказалось, что в одном из заголовочных файлов Windows имеется макрос с таким же именем. Его подстановка и ломала весь код.

Это дело каждого — использовать кросс-компиляцию или нет. Мне это принесло неплохой профит. Я настроил сборку под несколько дистрибутивов Linux и Windows в отдельных docker-контейнерах для своего проекта SecureDialogues, добавил один make-файл для запуска процесса поочередно для каждого контейнера. Далее запускаю make и через некоторое время получаю бинарные файлы для требуемых ОС в локальной папке.

Источник